内容简介

《设计声音》让声音相关专业学生和专业声音设计师了解并能从零创建音响效果。本书的论题是任何声音都能 依据基本原理通过分析与合成的方法生成出来。本书以从业者的视角，运用一种非常容易获得的免费软件，对产生普通的日常声音的基本原理进行探讨。读者使用Pure Data（ Pd）语言构建声音对象，这是比录音更为 灵活更为有用的东西。声音被看成是一个过程，而不是数据—有时候这种方法被称为“过程式音频”。得到 的过程式声音是一种活的音响效果，能够作为计算机代码运行，并能根据不可预知的事件进行实时改变。这种过程式声音的应用领域包括视频游戏、电影、动画和把声音作为交互过程的一部分的各种媒体。

《设计声音》采用了一种实用的系统的方法来论述这个主题，通过示例进行讲授，并提供相关背景信息。很多示例都遵 循这样一种叙述模式：先讨论一个声音的本质和物理过程，接下来开发各个模型，并对示例进行实现，为所需声音制作出Pure Data程序。全书对不同的合成方法进行了讨论、分析和精心改进。在掌握了《设计声音》 呈现的各种技术以后，学生将能够为交互应用和其他项目搭建自己的声音对象。

作品目录

第1章　绪论1
1.1　关于本书1
目标1
听众1
1.2　使用本书　1
要求1
结构2
写作惯例2
第一部分　理论
第2章　理论介绍5
2.1　声音设计的三个支柱　5
物理学5
数学5
心理学5
技术与设计5
第3章　物理的声音7
3.1　初等物理学7
能量7
力7
压强7
功7
系统7
功率8
能量源8
物质与质量8
力、距离和加速度8
位移、运动和自由度8
激励8
3.2　材料　9
弹性与复原9
密度11
塑性11
结构与强度11
3.3　波　12
波的模型12
力的交换12
传播13
波的类型13
幅度14
速度14
群速度和相速度14
波长15
频率与周期15
简单的波算术15
相位15
叠加与相位对消16
3.4　界面　17
在固体界面处的弯曲波的相位17
耦合18
反射和驻波18
振动模态19
对声波进行可视化19
形状20
熵与热20
耗散与阻尼20
3.5　模拟（analogue）　20
势21
能量输入口21
流动21
阻抗21
抽头或输出口22
容抗22
实例网络类比22
实例系统分析22
3.6　致谢23
3.7　参考文献　23
目　录
II设计声音
第4章　振动25
4.1　振荡器25
周期与频率25
自旋物体的频率25
弛豫26
弛豫系统的频率27
量化27
4.2　简谐振荡器　28
在一根弹簧上的物块的频率28
摆的频率28
LC网络的频率29
4.3　复杂的谐振荡器　30
弦的振荡30
一根棒子的振动30
锥形、薄膜和薄板的振荡32
4.4　受激振荡和谐振32
4.5　参考文献33
第5章　声学35
5.1　声学系统　35
空气中的振动35
辐射35
辐射图样35
球面波、柱面波和平面波36
5.2　强度与衰减36
声压级36
位置与相关性37
声学声音强度37
几何衰减38
传导和吸收38
5.3　其他传播效应　39
反射39
散射39
弥散39
折射39
衍射40
漫射41
地面效应41
间接界面耗散42
风切变42
象差42
多普勒效应42
室内声学42
混响时间43
室外声学43
5.4　声学振荡　44
湍流44
雷诺数44
湍流的声音44
管腔44
来自管腔和喇叭的辐射45
赫尔姆霍茨振荡器45
5.5　致谢　46
5.6　参考文献　46
教科书46
论文46
在线资源46
第6章　心理声学47
6.1　感知声音47
人耳47
人类听觉的频率范围47
非线性47
听觉门限48
最小可觉差48
定位48
耳间时间差48
耳间强度差48
头响应传输函数49
距离49
声源身份特征49
对响度的感知49
响度标度与计权49
持续时间和响度50
疲劳50
响度的改变50
对频率的感知51
纯音的分辨51
临界频带51
音域51
分辨率51
彼此接近的各个成分的平均值52
幅度的快速变化52
幻象基频52
哈金斯双耳音高52
Bilsen频带边缘音高53
III目?录
对频谱的感知53
对谐波和非谐波频谱的感知53
协和、和声和粗糙53
明亮度、灰暗度和频谱质心53
共振、平坦度和共振峰54
对时域结构的感知54
颗粒度54
事件与流54
包络54
起音54
瞬变时间和上升时间55
缓慢的起音55
衰减55
延音55
释音55
作用力与运动55
先入为主与归属55
持续时间的Gabor极限56
先后顺序的Hirsh极限56
分流56
通过音高进行的分流56
范诺登模糊度56
频谱分流与空间分流56
6.2　声音识别57
格式塔效应57
辨别57
定标57
相似性57
匹配58
分类58
识别58
认可58
关注58
对应59
非同步声音59
盲听声音59
视听合约59
缺席59
同时遮蔽60
时域相邻遮蔽60
6.3　听觉场景分析60
分离60
图式激活61
原初特征61
调和性61
连续性61
动量62
单调性62
时域相关62
相干性62
场景分析的过程62
6.4　听觉记忆63
短时记忆与长时记忆63
听觉流水线63
文字记忆与非文字记忆63
视觉增强63
6.5　聆听策略63
聆听的层级结构64
反身的64
隐含的64
因果的64
移情的64
功能的64
语义的64
批判式的65
减化的65
分析式聆听65
成分分析65
导因聆听65
占用的65
6.6　对声音的生理反应　66
镫骨反射66
吃惊反应66
朝向反应66
狂喜反应66
应激反应66
双耳差拍诱导66
心理疗法的运用和艺术67
交叉模态感知67
6.7　声音、语言和知识　67
想象中的声音67
谈论声音67
名词描述67
形容词和附加词描述68
IV设计声音
动名词描述68
拟声法和头韵法68
参考点68
过程式知识68
陈述性领域知识68
命令性知识68
诗歌性知识68
分类知识69
弱文化领域知识69
强文化领域知识69
6.8　练习　69
练习1-感知69
练习2-语言69
练习3-知识与沟通69
6.9　致谢　69
6.10　参考文献　69
书籍69
论文70
在线资源71
第7章　数字信号73
7.1　信号　73
换能器73
电子的连续的信号73
声音换能器73
信息73
表示信号73
数字编码74
数字-模拟转换74
模拟-数字转换75
数字信号处理75
浮点归一化形式76
对采样样点进行平滑76
7.2　图表　77
频谱77
声谱图77
瀑布图77
7.3　生成数字波形　78
生成各个样点78
缓冲区78
零的声音（静音）79
1的声音（常数）79
运动的信号80
正弦波80
复谐运动81
随机运动的信号82
突然移动的信号82
慢速移动的信号84
信号编程抽象84
7.4　致谢85
7.5　参考文献85
书籍85
论文85
在线资源85
第二部分工具
第8章　工具介绍89
8.1　你需要什么　89
8.2　用于声音设计的工具　89
8.3　支撑工具　89
第9章　从PureData开始91
9.1　Pure　Data91
PureData的安装与运行91
测试PureData91
9.2　Pure　Data是如何工作的？　92
对象（Object）92
连接（Connection）92
数据（Data）92
音色接线图（Patch）93
对Pd的深入考察93
PureData软件结构93
你的第一个音色接线图93
创建一个画布93
新对象的放置93
编辑模式与接线94
初始参数95
调整各个对象95
数字输入和输出95
进入和退出编辑模式95
更多的编辑操作95
音色接线图文件96
9.3　消息数据和GUI块　96
选择器96
Bang消息96
Bang块96
V目?录
浮点消息96
数字块97
开关块97
滑块和其他数值型GUI元件97
普通消息97
消息块（MessageBox）97
符号消息97
符号块98
列表98
指针98
表格、数组和图形98
9.4　获取Pure　Data帮助　99
9.5　练习　99
练习199
练习299
练习399
9.6　参考文献　99
第10章　使用PureData101
10.1　基本对象和操作原则　101
热输入口和冷输入口101
不好的赋值顺序101
触发器对象101
让冷输入口变热102
浮点数对象102
整型数对象102
符号和列表对象102
合并消息连接102
10.2　使用时间和事件工作　102
节拍器103
计数器时间基准103
计时对象103
Select104
10.3　数据流控制　104
Route104
Moses104
Spigot104
Swap104
Change105
Send和Receive对象105
广播消息105
特殊的消息目的地105
消息序列106
10.4　列表对象和操作106
列表的打包与解包106
替换106
留存107
列表分发107
更高级的列表操作107
10.5　输入和输出　107
Print（打印）对象108
MIDI108
10.6　数字的使用109
算术对象109
三角运算对象109
随机数109
算术运算示例109
比较对象110
布尔逻辑对象110
10.7　常见的习惯用法　110
约束计数器110
累加器110
舍入111
缩放111
用Until进行循环111
消息补数和倒数112
随机选择112
加权随机选择112
延时级联112
最后的浮点值和平均值112
滑动最大值（或最小值）113
浮点低通滤波113
第11章　PureData的音频115
11.1　音频对象　115
音频连接115
音频块115
音频对象对CPU的使用115
11.2　音频对象与原则　116
输出端与合并116
时间与分辨率116
音频信号块到消息116
发送和接收音频信号116
音频发生器116
音频线段对象117
音频输入和输出117
VI设计声音
示例：一个简单的MIDI单音合成器117
音频滤波器对象118
音频算术对象118
三角和数学对象118
音频延时对象119
11.3　参考文献　119
第12章　抽象（Abstraction）121
12.1　子接线图121
复制子接线图121
子接线图的嵌套122
抽象122
作用域和$0122
12.2　实例化　123
12.3　编辑　123
12.4　参数　124
12.5　默认值与状态　124
12.6　常用的抽象技巧　124
在父图中显示图表125
使用列表输入125
打包和解包125
控制的归一化126
加总链126
被路由的输入126
第13章　声音整形127
13.1　幅度相关的信号整形　127
简单的信号算术127
上下界128
波形整形128
平方与方根129
曲线化包络130
13.2　周期函数　130
对值域进行折回130
余弦函数130
13.3　其他函数　131
多项式131
表达式131
13.4　时间相关的信号整形　132
延时132
相位对消132
滤波器132
用户容易掌握的滤波器133
积分133
微分133
13.5　参考文献　134
第14章　PureData的基本部件135
14.1　通道条135
信号开关135
简单的电平控制135
使用对数规律的推子135
MIDI推子136
静音按钮和平滑淡化136
声像定位136
简单的线性声像定位器137
平方根声像定位器137
余弦声像定位器137
交叉淡化器138
多路分配器138
14.2　音频文件工具139
单音采样器139
文件录音机139
循环播放器140
14.3　事件与音序　140
时间基准140
选择音序器140
分割时间141
时间除法141
与事件同步的LFO141
列表音序器142
文本文件控制142
14.4　效果器　143
立体声合唱/镶边效果143
简单的混响143
14.5　练习　144
练习1144
练习2144
练习3144
练习4144
14.6　致谢　144
14.7　参考文献　144
网络资源144
第三部分　技术
第15章　技术介绍147
15.1　声音设计的技术147
VII目?录
层叠式的方法147
中间层148
15.2　参考文献　148
第16章　基本策略149
16.1　工作方法　149
聆听149
刺激149
使用缩放149
改变视野149
保持感动149
平衡各种优先级149
各种成功技术的重复利用和分享150
创造一个舒适的工作空间150
欢迎观点的输入150
16.2　软件工程方法　150
结构化方法概述150
需求分析150
研究150
模型构建151
方法分析151
实现151
整合151
测试与返工151
维护151
16.3　需求分析过程　152
达成一致看法152
需求规格说明的文档152
编写需求规格说明153
占位符与依恋153
目标媒体153
16.4　研究　153
报刊、书籍、电视纪录片153
原理图与平面图153
解析式的、局部的录音154
冲激和测试激励154
物理拆解154
16.5　创建一个模型　155
模型抽象155
16.6　分析155
波形分析155
频谱分析155
物理分析156
运算分析156
模型参数化156
16.7　方法156
分段函数157
纯加性方式157
混合式的加性方式157
波表方式157
减性方式157
非线性方式157
粒子方式158
物理方式158
16.8　实现　158
封装158
内部控制158
接口159
16.9　参数化159
去耦合159
正交性与参数空间159
参数空间的效率159
因数分解/塌缩159
16.10　实践与心理学160
设计流程160
对象化160
方便性161
涌流161
专心，熟悉，简单161
时间与想象162
16.11　参考文献　162
在线资源162
第17章　技术1-加法163
17.1　加性合成163
17.2　离散求和合成　165
17.3　预计算166
17.4　参考文献166
第18章　技术2-波表167
18.1　波表合成167
18.2　实际的波表167
18.3　矢量合成　168
18.4　波形扫描合成168
18.5　参考文献　169
第19章　技术3-非线性函数171
19.1　波形整形　171
VIII设计声音
波表转移函数171
19.2　切比雪夫多项式　172
19.3　参考文献174
第20章　技术4-调制175
20.1　幅度调制175
20.2加入边带176
20.3　与其他频谱级联的AM　177
20.4　单边带调制　178
20.5　频率调制178
负频率181
相位调制182
20.5　参考文献　182
第21章　技术5-粒子183
21.1　粒子合成183
粒子发生器183
粒子合成的类型185
声音杂混185
粒子材质源186
21.2　时间与音高的变更　187
21.3　参考文献　187
教科书187
论文188
第22章　游戏音频189
22.1　虚拟现实基础　189
游戏对象189
对象方法189
对象视图189
对象的行为189
玩家189
世界几何190
场景190
平台190
游戏逻辑190
行事者与相关性190
22.2　采样样本还是过程式音频？191
事件对行为191
基于样本的音频的种种局限191
22.3　传统游戏音频引擎的各种功能191
切换191
序列和随机化191
混合191
编组与母线191
实时控制器192
定位192
环境氛围192
衰减与阻尼192
复制与对齐192
音乐、对白和菜单192
22.4　过程式音频的种种优势192
延期的形式192
默认形式193
多样性193
可变的代价193
动态LOAD193
22.5　新游戏音频系统的种种挑战194
动态的图形组态194
反常与漂移等偶发事件194
自动代码翻译194
嵌入一个Pd解释器195
插件195
代价规格195
混合结构195
硬声音195
22.6 参考文献 195
书籍195
论文196
在线资源196
第四部分 实战
第23章 实战介绍199
实战系列-人工声音201
第24章 实战1-人行横道203
第25章 实战2-电话铃音207
第26章 实战2-DTMF拨号音211
第27章 实战2-警报发生器213
第28章 实战2-警笛217
实战系列-非膜质打击乐器223
第29章 实战6-电话铃225
第30章 实战7-弹跳235
第31章 实战8-滚动239
第32章 实战9-吱吱作响243
第33章 实战10-啵嘤247
IX目 录
实战系列-自然251
· · · · · ·

作者简介

安迪·法内尔（Andy Farnell）拥有伦敦大学学院的计算机科学与电子工程学位，现在专门从事数字音频信号处理工作。他曾经在BBC广播电视部门担任音响效果编程人员，并为产品搜索和数据存储的服务器端应用程序进行编程。